红外光谱技术在纺织品检测中的应用及注意事项

汤 辉，范逸峰

（浙江中天纺检测有限公司，浙江 海宁 314419）

我国是纺织品大国，纺织品在我国有着悠久的历史，经过长期的发展和演变，纺织品加工工艺越来越复杂、优良，同时也使纺织品质量检测工作难度越来越大。红外光谱技术可以在不破坏纺织品的基础上，完成对纺织品质量和性能的检测，具有高效、无污染等优势。尽管红外光谱技术有着显著的技术优势，也针对纺织品行业形成了较为完善的检测体系，但在实际应用过程中仍然存在诸多问题。为了不断提高红外光谱技术的应用效果，必须要加强对该技术在纺织品检测中的应用研究。

1 红外光谱技术简析

红外光谱技术经过长期的研究和创新，已经逐渐被应用到多个行业中，主要负责产品质量、性能的检测工作。红外光谱主要是对吸收到的红外线波长进行分析，根据吸收谱带上反映的波长位置等数据信息，对纺织品的结构强度、纤维强度、化学基团等进行分析和研判，获取纺织品的质量数据。

红外光谱技术不局限于纺织品行业的质量检测，在奶粉、农副产品、油脂、矿产等行业领域也有很高的应用价值，能实现快速、准确的检测，同时还不会对被检验产品造成结构性损伤，可以实现对产品生产制造质量的有效管控。因此，红外光谱技术在检测领域得到了广泛应用，也被行业人员广泛认可[1]。

2 纺织品检测技术发展现状

我国是纺织品生产制造和销售大国，每年的纺织品国内产品销售以及贸易出口总量都在稳步提升。纺织品的质量会直接影响到销售金额，甚至对我国的纺织业出口贸易造成较大影响，因此，我国已经加强了对各类纺织品的质量检测评定，不仅整体检测技术水平不断提升，纺织品行业的相关质量标准也在日趋完善，这对我国纺织品行业检测技术的发展起到了积极的推动作用。信息技术在纺织业的全面推广与应用，让我国的纺织品检测技术整体水平有了大幅度提升，无论是检测能力，还是检测结果的准确性，都在逐步赶超西方发达国家。计算机技术的应用不仅显著提升了纺织品的生产效率和制造质量，还给我国的纺织品质量检测带来了积极影响。

传统的纺织品检测技术比较落后，大多数情况下以人工检测技术为主，比如利用显微镜检测纺织品纤维形态、长度、粗细程度。也可以采取燃烧法进行质量检测，主要通过考察燃烧后的纤维形态、气味、颜色等判断纺织品的质量是否符合标准。但必须要注意的是，这种检测技术很容易受到外界因素的干扰，导致检测结果的准确性不高，尤其容易受到检测人员技术水平、试剂温度、环境湿度、检测时间等因素的影响。尽管我国纺织品检测技术水平已经有了明显的提升，但由于纺织品企业数量众多，绝大多数企业属于中小型企业，在检测方面的投入比较少，部分企业缺少先进的设备和技术。再加上企业为了控制生产成本，我国高精尖的纺织品检测技术大多掌握在大型企业手中，很多中小企业并不具备先进的检测设备和检测技术。

除了检测技术有待全面推广和创新，我国纺织品行业的检测标准不够统一也是比较严重的问题。纺织品采用的原料种类及配比存在较大的差异性，在一定程度上影响了纺织品检测标准的统一，绝大部分纺织品缺少国家标准或者国际标准，普遍以行业标准或者企业标准为主进行管理，最终对纺织品检验技术的创新与发展造成了一定阻碍[2]。

3 红外光谱技术在纺织品检测中的应用

目前应用在纺织品检测中的红外光谱技术主要分为透射技术和反射技术两种。以透射技术为例，具有检测稳定性强、检测结果准确性高、实用性突出等优势，在纺织品检测中的应用较为广泛。如果对未知材料的纺织品进行检测，为了保证检验的全面性，可以考虑使用卤化碱压片法。但这种检验方法对技术人员的操作能力和待检样本的颗粒规格有较高的要求，尤其要确保待检样本颗粒尺寸低于红外波长。另外，薄膜法也是应用较为广泛的检测技术，主要是将纺织品样本溶液放在玻璃板上，经过干燥处理后，待溶液完全挥发成膜，再利用红外光谱仪进行检测，得出最终的纺织品检验结果。

虽然透射技术是比较有效的检测技术，但存在检验操作比较繁杂、检测面比较窄等问题。为了解决上述问题，经过对现有技术的优化和调整，设计了更为科学有效的红外光谱技术—反射技术。针对部分无法采取透射技术检测的纺织品，可以采用反射技术进行检测。对于带有涂层或者棉纤维等纺织品，衰减全反射法有着比较突出的检测能力，只需要将待检样本放在衰减全反射的设备部件上即可。这种检测技术有着高效率、高准度等优势，而且不需要破坏纺织品[3]。

在纺织品的质量检测中，主要依靠红外光谱技术对产品完成定量分析，从而确定纺织品的相关指标是否符合质量要求。红外光谱技术的基本原理如图1所示。

图1 红外光谱技术基本应用原理

3.1 纤维组分检测

在纺织品纤维组分检测过程中，需要对吸收谱带进行分析，最终确定纺织品的质量和性能。由于纺织品纤维组分不同，吸收的红外光谱强度也表现出较大的差异性。因此，需要根据不同类型的纤维组分，采取不同的定量检测技术。

3.1.1 棉与锦纶混纺检测

检测人员通过多次测量红外光谱在棉与锦纶混纺材料中的反射情况，得出红外光谱校准曲线。随后，检验人员绘制完整的红外光谱曲线，再经过详细的测定，可以确定棉与锦纶混纺类纺织品中的锦纶含量、棉含量对应的光谱带位置，得出最终的纺织品结构强度等质量信息[4]。

3.1.2 棉与聚酯纤维检测

聚酯纤维是目前纺织品中的常用材料，很多服装、床上用品等纺织品都有不同比例的聚酯纤维成分。一直以来，在对棉与聚酯纤维类纺织品进行质量检测时，大多会选择“直接测量法”，但这种检测结论缺少实际应用价值，因此，目前会选择使用红外光谱技术进行检测。在实际的检测过程中，能得出纺织品中聚酯纤维含量的光谱吸收强度等重要数据信息，据此计算出聚酯纤维在红外光谱中的峰值。

3.1.3 棉与毛类纺织品检测

在获取检验样本时，必须要保证样本规格符合检测技术要求，确保棉与毛类纺织品的压碎颗粒大小统一。在检测过程中可以发现，纺织品中的棉含量不会与最终的红外光谱特征峰值宽度产生关联。为了保证检测整体水平，必须要从待检样品的样本选取、颗粒的压碎研磨时间等环节进行质量管控，以保证在多次检测后得出准确的结论。

3.2 纺织品回潮率定量检验

在纺织品质量检测中，回潮率是非常重要的检验指标，主要是判断纺织品吸收水分的能力以及纺织品中含有多少水分。目前，在检测回潮率时，优先选择使用红外光谱技术。检测人员先根据检测需求，分别对每一类待检纺织品进行样本采集，再将所有样本放在同样的环境条件下，根据不同类型的纺织品材料，选择合适的烘烤干燥温度，从而确定纺织品的实际回潮率。各类主要纺织品的烘烤干燥温度区间如下：氯聚酯纤维为（75±2）℃，腈聚酯纤维为（110±2）℃，桑蚕丝为（140±2）℃，其他材料为（100±2）℃。

3.3 涂层类纺织品检验

在开展纺织品质量检测工作时，必须要注意对带有外部涂层的纺织品进行质量检测。目前，涂层类纺织品的数量和种类越来越多，如果涂层牢固性不强，会在后期的洗涤和使用过程中出现涂层脱落现象，严重降低消费者的好感、缩短纺织品的使用寿命。因此，需要利用红外光谱技术对涂层类纺织品开展检验工作。

在检测工作开始之前，检验人员应做好待检样本的选取工作，尽量选择涂层类纺织品的中心部位进行样本裁剪。选择好样本之后，需要将样本放在干净的玻璃瓶中并盖上玻璃瓶盖，防止空气中的水分对检验结果造成不必要的干扰。在玻璃瓶中加入化学试剂之后，待瓶内液体完全沉淀后，选择上部较为清澈的液体进行检测。利用红外光谱技术对待检物进行照射、烘烤，再利用仪器呈现纺织品样本的光谱图，以判断纺织品的材料质量，尤其可以对纺织品涂层的化学稳定性等重要数据进行检测。

另外，利用红外光谱技术还可以对纺织品中棉纤维的横截面积进行检测。棉纤维的横截面积比较小，要想获得准确的检测结果，不能采取常规的人工检验方法，而红外光谱技术可以检测出棉纤维的这一重要指标。与此同时，红外光谱技术能对棉纤维的马克隆值、颜色深度和纤维强度等实现精准、高效的检测。

4 红外光谱技术在实际应用中存在的问题

4.1 检测成本相对较高

尽管从整体上来看，我国红外光谱仪器设备种类和数量都比较多，个别红外光谱仪器设备先进性突出、检测精度高、检测效果理想，但由于设备造价比较高、检测成本比较高，部分中小企业很难承受高额纺织品检测成本，导致红外光谱技术无法真正实现大面积推广。

4.2 检验人员操作技术水平偏低

新时期，红外光谱技术有了明显提升，更具信息化、现代化特征，尤其是电子计算机的广泛应用，使红外光谱技术的应用范围变得更大。但由于部分检验人员对一些新的技术和操作规范不了解，在实际检测工作中出现操作失误等情况，无法真正发挥红外光谱技术的优势，降低了最终检验结果的准确性。另外，部分技术人员的规范操作意识不足，在检验过程中忽视了对温度、湿度等因素的考量，而且在获取待检样本时，未能严格控制样本的规格、颗粒的大小，也会对最终的检验结果产生不利影响。

5 红外光谱技术在实际应用中的注意事项

5.1 尽可能降低红外光谱技术的应用成本

为了实现大面积推广红外光谱技术，真正发挥出这项技术的检测优势，必须要做好技术优化和仪器设备成本控制管理工作。从成本控制角度来看，滤光片型分析仪的检测成本较低，不但检测稳定性比较高，而且日常的维护和保养成本也不高。但是，由于该分析仪的检测覆盖面比较小，针对一些特殊材质的纺织品无法实现精准检测，需要技术人员根据实际检测工作，使用功能性比较强的检测设备，保证最终检测结果的准确性，避免其他因素对检测结果精准度的干扰。

5.2 不断提高检验技术人员的整体技能水平和操作规范性

为了真正提高纺织品检测结果的准确性，必须不断提升检验技术人员的整体技能水平和操作规范性。首先，技术人员不仅要掌握基础知识，还要能熟练、正确地使用电子计算机等先进的信息技术。其次，技术人员必须严格按照相关操作流程开展检测工作，严格控制环境温度和湿度，并做好待检纺织品样本的选取工作，尤其是带有涂层的纺织品，更需要在合适的位置选择检测样本。

检验人员在使用红外光谱仪器设备时，应加强环境管理工作，不仅要保证室内环境干净整洁，还要及时对干燥剂等化学药剂进行检查，如果发现干燥剂等化学药剂出现变性情况，应立即对其进行更换处理，避免检测结果误差过大。纺织品样本应尽可能实现均匀分布。因此，检验人员应将检验样本的成分质量分数严格控制在1%以上，以获得比较准确的检验结果。

纺织品样本应保证数量充足，如果检验样本数量偏少，就无法确保检验结果的准确性，因此，检验人员应提高纺织品样本数量的充裕性和稳定性。但检验样本数量也不宜过多，否则虽然可以使检验结果的平均数值尽可能贴近真实数值，但会增加检验人员的工作量。在对每个样本进行检验时，必须严格控制待检样本中的水分，一旦水分含量过高，会对检验结果产生较大误差。在使用所有仪器、设备前，都需要进行特殊的清理，保持玻璃瓶、压片模具等仪器的洁净性。另外，技术人员应在开启红外光谱设备前，确保环境温度和湿度在合理范围内、电压稳定。开启红外光谱仪器后，尽量不立即使用，最好空放30 min左右，使红外光谱仪器的性能尽可能维持在最稳定的状态。根据待检纺织品样本的特点，检验人员需要制定合理的检测方案，确保样本制作的规范性和合理性。

6 结语

红外光谱技术已经在纺织品检测中得到了较为广泛的应用，且检测技术整体水平仍然在不断提升。为了最大限度地提高检测结果的准确性，必须要不断更新现有红外光谱设备和检测技术，提高技术人员的整体操作能力，严格按照相关流程进行操作，保证样本采集的合理性，做好检验环境温湿度的控制，以准确判断纺织品的质量是否合格。